道路設(shè)計中如何理解道路建筑限界

徐 偉

（四川中恒工程設(shè)計研究院有限公司，四川成都 610000）

0 引言

在道路工程設(shè)計過程中，公路工程設(shè)計規(guī)范相對系統(tǒng)和完善，城市道路工程設(shè)計中主要是依據(jù)城市道路行業(yè)規(guī)范和參考公路系列規(guī)范。在設(shè)計過程需要充分消化和吸收規(guī)范要求的初衷和本質(zhì)。在道路建筑限界方面需要合理理解各規(guī)范的要求。在《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》（CJJ 193—2012）3.0.8條道路建筑限界內(nèi)不得有任何物體侵入，作為規(guī)范強(qiáng)制性條文需要道路工程設(shè)計時必須遵守和執(zhí)行。道路建筑限界幾何邊界包含縱向上凈高線和水平兩側(cè)的側(cè)向凈寬邊線組成的空間界限，如圖1所示。

圖1 道路建筑限界示意圖

在縱向上必須滿足道路最小凈高的規(guī)定。同一等級道路應(yīng)采用相同的凈高。道路的最小凈高取值見表1。

表1 道路的最小凈高

在橫向上主要包括車行道寬度、路緣帶寬度、安全帶寬度，隧道還包含檢修道（人行道）寬度，高架橋還應(yīng)包括護(hù)欄設(shè)置寬度。其中在側(cè)向凈寬和小半徑道路加寬兩方面有不同的規(guī)定。

車輛要安全、快速的行駛，離不開充足的橫向空間。側(cè)向凈寬是車輛安全行駛和保證道路通行能力的前提，側(cè)向凈寬為路緣帶寬度+安全帶寬度。路緣帶的寬度在設(shè)計規(guī)范中已經(jīng)根據(jù)不同設(shè)計車速給出了明確的要求，但安全帶的寬度與路緣石露出高度有關(guān)系，對于車行道外側(cè)為人行道、綠化帶時，安全帶寬度Wsc位于車道寬度外側(cè)，未包含在車行道寬度內(nèi)（見圖2），然而對于路緣石外露高度過高，隧道中檢修道過高、橋梁護(hù)欄等車行道物理幾何邊界超過一定高度時，安全帶寬度Wsc是否還能位于車行道寬度外側(cè)，是本文重點討論的內(nèi)容。

在道路建筑限界圖示中給了機(jī)動車道寬度，機(jī)動車道路面寬度在直線路段和大半徑（大于250 m）路段情況下，車道路面寬度為車道數(shù)×對應(yīng)車型及車道類型的最小寬度（不小于最小車道寬度）+兩側(cè)路緣帶的寬度。但是對于半徑小于等于250 m時，為了避免車輛轉(zhuǎn)彎時，侵入相鄰車道，按照《城市道路路線規(guī)范》（CJJ 193—2012）6.5.1條需對每根車道進(jìn)行加寬，每條車道的加寬值應(yīng)包含在機(jī)動車道路面寬度內(nèi)，亦為道路建筑限界的一部分，因此可以理解為強(qiáng)制性條文。但規(guī)范在道路圓曲線加寬處未用黑體標(biāo)示出來。

圖2 分隔帶上安全帶示意圖

1 建筑界限橫向?qū)挾炔蛔銕淼挠绊?/h2>

足夠的橫向?qū)挾仁潜ＷC車輛各行其道和安全、快速行駛的前提，對于混行車道來說，就是因為沒有足夠的斷面寬度，車輛行駛的路權(quán)不相對獨立，因此導(dǎo)致交通組織混亂、交通管理困難、交通事故頻發(fā)，通行能力低下。對于路權(quán)相對獨立，但沒有與設(shè)計車速對應(yīng)的車道寬度、路緣帶寬度、安全帶寬度時，特別是在橋梁、隧道路段，為了消除或減少路面上的活動護(hù)欄、橋梁護(hù)欄、隧道邊墻給駕駛員帶來恐之沖撞的心理影響，行車時駕駛者會主動遠(yuǎn)離構(gòu)筑物，來保證一定的橫向距離，特別是在設(shè)計時速較高的城市快速路、主干路上，等同于壓縮相鄰車道的寬度。然而，車速越高行駛中的車輛擺動幅度相對就越大，大部分駕駛者為了保證安全勢必減低車速，因此就會降低道路的通行能力。在交通量預(yù)測中也對車道寬度值進(jìn)行了修正。車道寬度修正系數(shù)與車道寬度關(guān)系η見表2。

表2 車道寬度修正系數(shù)與車道寬度關(guān)系表

隨著我國道路設(shè)計引入寬容性設(shè)計理念，該理念允許駕駛員由于疲勞、天氣、汽車故障等原因造成的一些失誤，避免駕駛員和乘客由于這些非主觀因素的行為失誤而蒙受交通事故帶來的痛苦所設(shè)計出的更加寬容的道路，其理念的核心是：以人為本、預(yù)防、容錯、糾錯，駕駛員的失誤不應(yīng)以生命作為代價。若無足夠的側(cè)向凈寬、車道寬度，道路的容錯、糾錯能力就會下降，道路的安全性在客觀上降低了。

2 規(guī)范對安全帶寬度的要求

本文梳理了現(xiàn)行國家規(guī)范、手冊對城市道路（地面道路）、高架橋、城市地下道路、公路隧道的相關(guān)規(guī)定及要求，并針對不同規(guī)范要求值進(jìn)行比較。

2.1 各規(guī)范對安全帶的表達(dá)

2.1.1 《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》（CJJ 193—2012）

如圖3和圖4所示，目前城市地面道路設(shè)計過程中主要依據(jù)為《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ 37—2016）和《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》（CJJ 193—2012），兩本規(guī)范對道路建筑限界要求基本一致。

圖3 地面道路建筑限界示意圖

圖4 隧道內(nèi)建筑限界

根據(jù)《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》（CJJ 193—2012）3.0.8條文解釋，該規(guī)范在《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ 37—2016）的基礎(chǔ)上，增加了路緣石外露道路（h）和安全帶寬度（Wsc）的表示，并給出了路緣石時h為0.1～0.2 m，檢修道時h為0.25～0.4 m，此種情況安全帶寬度位于路緣石外側(cè)，對于高架橋，路緣帶外側(cè)為防撞護(hù)欄，護(hù)欄高度在1～1.2 m之間，個別隧道的檢修道高度可以做到大于0.4 m,遠(yuǎn)高于路緣石高度。當(dāng)路緣石高度不能保證車輛行駛的側(cè)向凈寬時，應(yīng)考慮適當(dāng)加寬側(cè)向?qū)挾燃窗踩珟挾鹊铰访鎸挾戎小?/p>

2.1.2 《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2006）

由于公路斷面形式中無人行道、檢修道，在道路斷面中主要車行道、應(yīng)急車帶、路肩，道路高程都在同一平面，因此相對于側(cè)向凈寬較容易滿足。在隧道的建筑限界中，d為隧道內(nèi)檢修道或人行道高度，人行道高度一般為0.25 m（見圖5），檢修道高度一般為0.2～0.4 m，在這個高度范圍內(nèi)，安全帶的寬度可以計入人行道或檢修道寬度范圍，且余寬C（安全帶寬度）按照100 km/h作為劃分界限，設(shè)計速度＞100 km/h，安全帶為0.5；設(shè)計速度≤100 km/h，安全帶為0.25 m。

2.1.3 城市地下道路設(shè)計規(guī)范（CJ J221-2015）

城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范中在道路建筑限界中明確提出當(dāng)隧道外側(cè)設(shè)置人行道或檢修道時，h為0.25～0.4 m，此時可不設(shè)置安全帶寬度，安全帶寬度位于人行道或檢修道范圍,安全帶寬度為0.25 m，如圖6所示。

建筑限界組成最小值見表3。一般情況下，只考慮設(shè)計速度，設(shè)計速度越高時，檢修道高度宜越高，當(dāng)檢修道高度超過0.4 m時，此規(guī)范未做詳細(xì)介紹，要求參照公路隧道設(shè)計規(guī)范執(zhí)行，具體要求參見3.4節(jié)。當(dāng)不設(shè)置人行道或檢修道時，為了保證隧道壁結(jié)構(gòu)安全和車輛行駛視線誘導(dǎo)，需在側(cè)墻旁設(shè)置防撞護(hù)欄，hb為0.5～1 m。

表3 建筑限界組成最小值

2.1.4 公路隧道設(shè)計規(guī)范（JTG D70-2004）

《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70-2004）中對建筑限界明確給出了人行道或檢修道露出地面h的高度要求，除開其他影響因素，單按照設(shè)計時速考慮時，人行道或檢修道高度h可參照條文中的步道高度取值范圍和設(shè)計原則取值。不同的高度對應(yīng)不同的余寬C（安全帶寬度），如圖7和圖8所示。

圖7 公路隧道建筑限界圖

圖8 步道空間的一般尺寸（單位：cm）

如表4所示，《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70-2004）同時對余寬C根據(jù)不同的設(shè)計車速進(jìn)行了區(qū)別。從120～40 km/h余寬C的均為給出相應(yīng)數(shù)值，30～20 km/h余寬C均為0.25 m，見表5。

表4 步道高度

如表5所示，當(dāng)設(shè)計車速從120～40 km/h，人行道或檢修道外露高度0.8 m＜h＜0.25 m，余寬C無取值，在人行道或檢修道外不計余寬，右側(cè)側(cè)向?qū)挾萀R（含路緣帶寬度）寬度有所增加，設(shè)計時速大于等于 80 km/h時，1.25≤LR≤0.75m，因此側(cè)向凈寬≥0.75 m；設(shè)計時速等于60 km/h時，LR=0.5 m，因此側(cè)向凈寬等于0.5 m；設(shè)計車速小于40 km/h，h＜0.25 m時，余寬 C取值 0.25 m，側(cè)向?qū)挾龋ê肪墡В?.25 m，側(cè)向凈寬為0.5 m，對于設(shè)計時速為40 km/h，規(guī)范在h和余寬C未統(tǒng)一銜接。但總體上根據(jù)設(shè)計速度、外露h和余寬C進(jìn)行了協(xié)調(diào)統(tǒng)一考慮，最終滿足側(cè)向凈寬的要求，保證行車安全和道路通行能力。

表5 公路隧道建筑限界橫斷面組成最小寬度

2.1.5 城市橋梁設(shè)計設(shè)計規(guī)范（CJJ 11—2011）

根據(jù)《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》（CJJ 11—2011），強(qiáng)制性條文8.1.4條當(dāng)立交、高架道路橋梁的下穿道路緊靠柱式墩或薄壁墩臺、墻時，所需的安全帶寬度應(yīng)符合下列規(guī)定；

（1）當(dāng)?shù)缆吩O(shè)計行車速度≥60 km/h時，安全帶寬度不應(yīng)小于0.5 m,但城市道路工程設(shè)計規(guī)范中，安全帶寬度為0.25 m。

（2）當(dāng)?shù)缆吩O(shè)計行車速度＜60 km/h時，安全帶寬度不應(yīng)小于0.25 m。

從本規(guī)范的要求可以看出，此條規(guī)定既要保證墩臺、側(cè)墻的安全，也是保證下穿道路足夠的安全帶寬度。

（3）在實際運營中的橋梁和設(shè)計中經(jīng)常會遇到橋梁護(hù)欄內(nèi)側(cè)到車道邊緣標(biāo)線僅有路緣帶，寬度為路緣帶寬度，未考慮安全帶寬度。按照城市道路工程設(shè)計規(guī)范，需滿足0.25 m的安全帶寬度，由于護(hù)欄高度達(dá)到1～1.2 m，安全帶寬度應(yīng)在護(hù)欄內(nèi)側(cè)從圖9可以看出，橋梁護(hù)欄已經(jīng)進(jìn)入到建筑限界線以內(nèi)，未能提供足夠的側(cè)向凈寬。為了消除或減少護(hù)欄給駕駛員帶來恐之沖撞的心理影響，保證一定車速的安全通行，應(yīng)在護(hù)欄內(nèi)側(cè)設(shè)置路緣帶和安全帶寬度。這一點在城市道路路線設(shè)計規(guī)范中有所要求。

圖9 橋梁護(hù)欄與限界關(guān)系示意圖（單位：mm）

2.1.6 公路與城市道路設(shè)計手冊

公路與城市道路設(shè)計手冊對道路建筑限界與城市道路工程設(shè)計規(guī)范和公路工程設(shè)計規(guī)范是一致的。在具有高架橋的快速路斷面中，對橋梁外側(cè)具有防撞護(hù)欄時，分隔帶寬度為1 m，從目前快速路設(shè)計規(guī)范來看，最低設(shè)計車速為60 km/h，路緣帶寬度為0.5 m，安全帶寬度0.5 m，側(cè)向凈寬1 m，與圖10中分隔帶1 m是一致，可見安全帶寬度位于防撞護(hù)欄內(nèi)側(cè)。

2.2 側(cè)向凈寬的取值

根據(jù)梳理各規(guī)范之間的要求，從安全的角度出發(fā)，在城市道路設(shè)計中，快速路最高設(shè)計時速100 km/h，安全帶寬度均按照0.25 m取值，與城市道路規(guī)范一致，公路設(shè)計中超過100 km/h時，安全帶寬度為0.5 m。安全帶位置與路緣石（人行道或檢修道）、橋梁（隧道）護(hù)欄高度的關(guān)系建議按照0.4m的露出高度進(jìn)行控制，當(dāng)超過0.4 m時，需在路面寬度中考慮安全帶寬度，低于0.4 m時，安全帶位于外側(cè)。

圖10 高架橋建筑限界（單位：m）

3 規(guī)范對道路加寬的要求

3.1 各規(guī)范對加寬的計算

《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》（CJJ 193—2012）規(guī)定對于半徑小于等于250 m時，為了避免車輛轉(zhuǎn)彎時，進(jìn)入相鄰車道，按照規(guī)范6.5.1條需對每根車道進(jìn)行加寬。

表6提供了各種車型對應(yīng)的圓曲線半徑下的加寬值，但在實際的設(shè)計過程中需合理理解規(guī)范加寬的目的和取值，特別是在城市道路中，城市道路受紅線寬度及周邊地塊的限制，很難協(xié)調(diào)規(guī)劃部門調(diào)整紅線；在設(shè)計過程中存在車道寬度取值偏大，特別是一些小城市此類情況突出，如每條車道寬度均為3.75 m，更有甚者達(dá)到4 m、4.5 m，此時再簡單的按照表中每條車道加寬值加寬，顯得的就不是很合理，導(dǎo)致車道寬度過大。針對此種設(shè)計中遇到的問題如何靈活設(shè)計顯得尤為重要。

表6 圓曲線每條車道的加寬值

實際工程中有一條城市道路，為城市支路，設(shè)計時速40 km/h，雙向兩車道，圓曲線半徑為105 m，設(shè)計車道寬度為3.75 m，路緣帶寬度為0.25 m，服務(wù)對象為小客車和中型車，車輛尺寸按照表7取值，一條車道基本寬度按照表8取值，以中型車為計算車型。

（1）根據(jù)公路與城市道路設(shè)計手冊[1]的計算

考慮車速的影響，曲線上雙車道路面的加寬值按照公式（1）計算：

式中：e為雙車道加寬值，m；L0為普通汽車前保險杠至后軸軸心線的距離，m；R為設(shè)加寬的圓曲線半徑，m；v為設(shè)計速度，km/h。

表7 設(shè)計車輛尺寸參數(shù) m

表8 一條機(jī)動車道最小寬度

帶入本文中的參數(shù)，計算出e等于1.0 m。

（2）根據(jù)城市道路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ 37—2016）和《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》（CJJ 193—2012）均對道路加寬進(jìn)行描述。從兩本規(guī)范的條文解釋看，基本假定條件和公式是一致，計算公式（2）如下：

式中：agc為小客車、大型車軸距加前懸的距離，m；v為設(shè)計速度，km/h；R為圓曲線半徑，m。

根據(jù)汽車在圓曲線上行駛時的相對位置關(guān)系，所需要的加寬值bwl和不同車速情況下的汽車擺動所需要的加寬值bw2，經(jīng)計算每條車道加寬值bw為0.5 m，兩條車道一共加寬1.0 m。

（3）根據(jù)《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程》（CJJ 152—2012）計算

城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程中的計算公式存在部分不合理，根據(jù)圖11及公式（3）進(jìn)行計算。

圖11 車輛轉(zhuǎn)彎所需寬度示意圖

式中：WD為車輛行駛所需寬度，m；E0為車體的橫移量，m；B為車體寬度，m；R為車輛外側(cè)端點的回轉(zhuǎn)半徑，m；R為圓曲線半徑，m；L為從車體前端至后軸中心的長度，m；a為停駛車輛與路邊緣間的側(cè)向余寬，取0.25 m；b為雙向停駛車輛與通行車輛間隔，取0.7 m。

可以計算出WD為2.8 m，加上車輛擺動寬度a+b為0.95 m，一條車道車輛所需要路面寬度為3.75 m。

（4）根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20-2006）計算

《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20-2006）未給出明確的計算公式，直接給出了加寬值，見表9。

按照本文的條件，按照2類加寬，雙車道加寬值為0.9 m。

表9 雙車道路面加寬值

3.2 加寬計算結(jié)果對比

計算公式中計算出了每條車道加寬值或加寬后的車道寬度，但對加寬路段一條基本車道寬度尚未明確，如果按照規(guī)范給出了不同設(shè)計速度下一條機(jī)動車道最小寬度，根據(jù)表8要求，主要服務(wù)對象為中型車，最小車道寬度為3.5 m，以此作為一條車道的基本車道寬度。

從表10可以看出不同的計算方法得出了不同的加寬值和路幅寬度，從土地資源節(jié)約和實施協(xié)調(diào)難度的角度，可按照滿足規(guī)范要求的最小車道寬度條件下，根據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ 37—2016）的計算加寬值加寬較為合適。

表10 各規(guī)范要求下加寬對比表

4 結(jié)語

在目前的設(shè)計工作中，在車道寬度取值上，大部分設(shè)計人員按照規(guī)范要求設(shè)計車速和車型對應(yīng)的最小車道寬度取值，然而我國城市中機(jī)動車的車型組成中，微型汽車的數(shù)量占比相對偏低，因此對車道寬度的需求相對強(qiáng)烈。道路設(shè)計中必須按照規(guī)范要求考慮足夠的路面寬度和側(cè)向凈寬，為車輛的安全行駛提供客觀的物理條件。